干式变压器典型故障案例
电力干式变压器的故障分析与诊断(三)
较好节短路故障案例
一、老厂主变压器绕组变形引起多次过流重合闸动作
(1)案例。我厂老厂# 7机组31.5MVA、110kV干式变压器(SFS Z8-31500/110)发生短路事故，重瓦斯保护动作，主变压器三侧开关跳闸。返厂检查后，发现C相高压绕组不合组，C相电压绕组严重变形，线夹断裂，造成中低压绕组短路；两股C相低压绕组烧坏；b相低压、中压绕组变形严重；许多细铜珠和铜粉散落在所有绕组的匝间。上铁芯和干式变压器底座上有锈迹。
事故发生当天有雷雨。事故发生前，10kV和35kV侧线路多次发生单相接地。13: 40进行35kV侧流运行，重合成功；18时44分，35kV侧再次潮流重合，同时主变重瓦斯保护跳开主变三侧开关。据调查，离35kV变电站不远的B、C之间有放电烧损痕迹。
(2)原因分析。根据家标准gbl094.5—ri5，110kV干式电力变压器的短路视在容量为800MVA，能承受的较大不对称短路电流系数约为2.55。干式变压器运行模式下：
电网较大运行方式下110kV三相出口短路的短路容量为1844MVA；
35kV三相出口短路365MVA；
10kV三相出口短路225.5MVA；
事故发生时，实际短路容量仍小于上述值。根据这一计算，干式变压器应能承受短路冲击。事故发生时损坏的干式变压器与另一台31500/110干式变压器并联运行，遭受同样的短路冲击，但另一台干式变压器未损坏。因此，事故分析认为，干式变压器的B相和C相绕组在电动势的作用下严重变形和烧毁，因为干式变压器存在以下问题：
1)干式变压器绕组松动。高压绕组径向可用手摇动约5毫米。从理论分析可以看出，短路电流产生的电动力可以分为径向力和轴向力。外高压绕组上的径向电磁力从内层向外层线性减小，较内层上的径向电磁力较大，是绕组上平均周向力的两倍。当绕组缠绕紧密时，一部分力传递到外层，导致内层的应力趋于减小，而外层的应力导致增大，内应力关系使导线上的力趋于平衡。内部中压绕组受力方向相反，但七种应用的原理和要求都是一致的。如果绕组松动，将不会起到平衡作用，从而降低干式变压器抵抗短路充电的能力。
外高压绕组的径向电动势是使绕组线径向向外膨胀，受到拉力，看起来向外扩展；内中压绕组上的径向电动势是径向向内压缩绕组导线，是压力，表现为向内挤压。这与干式变压器B、C相高、中压绕组事故结果一致。
2)用吊盖检查后，发现干式变压器撑条不规则，移位，垫块松动。这大大降低了内部中压绕组承受径向力和轴向力的能力，并降低了绕组的稳定性。根据事故中C相电压绕组的径向不稳定和向内弯曲，可以考虑适当增加支撑数量，以减小导体上的径向弯曲应力。 #p#分页标题#e#
3)强度
2)制造工艺可以从加强径向和轴向强度两个方面进行。主要措施如下：用女子绕线机缠绕，用先进的自动张紧装置缠绕；牢固支撑绕组与铁芯之间的定位，采用整体生产包装方式；采用垫块预致密化处理和缠绕恒压干燥方法；整个绕组保证了高一致性和结构完整性；加强绕组端部的绝缘；确保铁轭和卡箍紧固。
3)加强大中型干式变压器的质量监督管理，订货协议应强调型式试验中对中小容量干式变压器的突然短路试验，以及对大型干式变压器的简化型式试验，以提高干式变压器的短路电阻，同时加强变电站10kV和35kV系统的维护，以降低干式变压器在出口发生短路冲击的概率。
第二节过热故障案例
一、新厂区# 3机组干式变压器绝缘受潮过热
(1)案例。在我厂# 3机组200MVA和220kV主变压器(SFP 7-240000/220)定期油色谱分析中，发现氢气和乙炔含量有增加的趋势。经跟踪监测，氢气含量为30.1uL，乙炔含量为5.2 ul/L，已超过正常注意值。两天后停电维修。检修前氢含量达到43.6 UL/升，乙炔含量达到10.9 UL/升，色谱变化见表3-13，绝缘介质损耗的tgs%%变化见表3-14。
表3-13色谱测试数据UL/升
氢
乙炔
甲烷
乙烷
乙烯
总数
一氧化碳
二氧化碳
前五天
30.1
5.2
17.1
2.2
5.5
30
596
1186
两天前。
49.9
10.2
23.6
2.8
6.2
42.8
654
1393
检修前
43.6
10.9
20.1
3.2
7.2
41.4
668
1424
检修后
0
0.17
1.2
0.1
0.11
1.58
26
62
测试绕组
正常时
色谱异常时
检修后
高压
0.1
1.5
0.1
中压
0.1
1.75
0.1
低压
0.61
1.7
0.1
停电检修放油后的重点检查项目是：绕组压板、压钉有无松动，位置是否正常；铁芯夹件是否碰主干式变压器油箱顶部或油位计座套；有无金属件悬浮高电位放电；临近高电场的接地体有无高电位放电；引线和油箱升高座外壳距离是否符合要求，焊接是否良好㈠由箱内壁的磁屏蔽绝缘有无过热；申压侧分接开关接触是否良好。
检查中发现：中压侧油箱上的磁屏蔽板绝缘多块脱落；中压侧B相引线靠近升高座处白布带脱落且绝缘有轻微破损；B相分接开关操作杆与分接开关连接处有许多炭黑。
(2)原因分析。规程规定220kV干式变压器20℃时tg8％不得大于0．8，且一般要求相对变化量不得大于30％，根据表3—14数据反映干式变压器绝缘受潮.#p#分页标题#e#
按照GB7252--87《干式变压器油中溶解气体分析和判断导则》推荐的三比值法：C2H2／C2H4=10，5／7=1．5；编码为1;CH4／H2=21／32．6；0．644；编码为0；C2H4/C2H6=7／3=2．33；编码为1。组合编码为1，0，1，对应的故障性质为主干式变压器内部有绝缘过热或低能放电现象。
氢气、乙炔含量高的可能原因：
1)主绝缘慢性受潮。主绝缘受潮后，绝缘材料含有气泡，在高电压强电场作用下将引起电晕而发生局部放电，从而产生Hz；在高电场强度作用下，水和铁的化学反应也能产生大量的H2，使在在总烃含量中所占比重大。主绝缘受潮后，不但电导损耗增大，同时还会产生夹层极化，因而介质损耗大大增加。
2)磁屏蔽绝缘脱落后的影响。正常时，高、中压绕组的漏磁通主要有三条路径：一是经高、中压绕组一磁屏蔽板闭合；二是经高、中压绕组一油箱一高、中压绕组闭合；三是经高、中压绕组一油箱一磁屏蔽板一高、中压绕组闭合，并在箱壳和磁屏蔽板中感应电势。磁屏蔽板的绝缘脱落后，将使磁屏蔽一点或多点接地，从而形成感应电流闭合回路导致发热，如果绝缘脱落后，磁屏蔽板和箱壳的接触不好，还有可能形成间隙放电或火花放电。
3)B相引线的白布带脱落和绝缘有碰伤痕迹，可能发生对套管升高座放电。
4)中压侧B相分接开关与操动杆接触不良，可能会产生悬浮电位放电.干式变压器运行时出现内部故障的原因往往不是单一的，在存在热点的同时，有可能还存在着局部放电，而且热点故障在不断地发展成局部放电，由此又加剧了高温过热，形成恶性循环。
(3)处理。对B相引线绝缘加固，加强磁屏蔽绝缘，检修调整分接开关，同时对主干式变压器本体主绝缘加热抽真空干燥。具体措施是用覆带式加热器在主干式变压器底部加热，主干式变压器顶部及侧面用硅酸铝保温材料保温，主干式变压器四周用尼龙布拉成围屏，以保证主干式变压器底部不通风，以达到进一步保温的目的。加热器加热时，使主干式变压器外壁温度保持在60℃～70℃：左右，加热72h后，采用负压抽真空(抽真空时加热不中断)，抽真空后，继续加热24h，再抽真空，这样反复3--4次以后，再做介质损耗试验，试验结果合格。同时，进油时对油中气体经真空脱气，色谱分析正常，各项试验数据全部合格，干式变压器投入后运行正常。
